DE1696398B1

DE1696398B1 - Process for the direct production of light slag from molten slag

Info

Publication number: DE1696398B1
Application number: DE19631696398
Authority: DE
Inventors: Heidinger Dr Peter F; Georg Gutperle; Otto Hager
Original assignee: EN VERSORGUNG SCHWABEN AG
Current assignee: EN VERSORGUNG SCHWABEN AG
Priority date: 1963-01-26
Filing date: 1963-01-26
Publication date: 1969-09-04

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur unmittelbaren Herstellung von leichter Schlacke aus schmelzflüssiger Schlacke, durch Einleiten des flüssigen Schlackenstrahls in ein fließendes Wasserbad, von dessen Boden die Schlacke kontinuierlich mittels Fördereinrichtungen entfernt wird.The invention relates to a method of direct manufacture from light slag from molten slag, by introducing the liquid Stream of slag into a flowing water bath, from the bottom of which the slag is continuously is removed by means of conveyors.

Bekannt sind Verfahren zum Granulieren von flüssiger Schlacke mittels Abschreckung in kaltem Wasser. Bei einem bei Schmelzkesseln von Kraftwerken hierfür üblichen Verfahren fließt die flüssige Schlacke durch eine öffnung am Boden des Feuerraumes und fällt durch einen Fallschacht in einen Behälter mit Wasser. Dort erstarrt sie und zerfällt infolge der auftretenden Wärmespannungen zu feinkörnigem Granulat, sinkt auf den Boden des Wasserbades ab und wird von dort mit Hilfe einer Austragsvorrichtung, z. B. durch ein Kettenpaar mit Querstäben und Umlenkrollen, entfernt.Processes for granulating liquid slag by means are known Cold water deterrence. For one in the melting boilers of power plants The liquid slag flows through an opening at the bottom of the conventional method Firebox and falls through a chute into a container with water. there it solidifies and disintegrates into fine-grained material as a result of the thermal stresses that occur Granules, sink to the bottom of the water bath and are removed from there with the help of a Discharge device, e.g. B. by a pair of chains with cross bars and pulleys, removed.

Dieses Granulat ist zwar staubfrei und gut transportierbar und findet auch vielfältige Verwendung, z. B. auch als Zuschlagstoff für Schlackenbeton und Bausteine. Nachteilig wirkt sich aber in vielen Fällen das hohe Gewicht des Granulates und seine geringe Kornfestigkeit aus. Das spezifische Gewicht der Schlacke beträgt etwa 2,6 g/cms, das Schüttgewicht des Granulates in loser Schüttung 1,2 bis 1,3 g/cms. Die Körnung liegt hauptsächlich zwischen 0 und 3 mm und zerfällt im Laufe der Zeit zu einem großen Teil auf 0 bis 1 mm. Das hohe Schüttgewicht rührt daher, daß die glasige Schlacke keine oder nur ganz wenige kleine Poren enthält und wegen der starken Wärmespannungen beim Erstarren der flüssigen Schlacke im Wasserbad zu so kleinen Teilen zerfällt, daß vorher vorhandene größere Poren nicht mehr gewichtsmindernd wirken.These granules are dust-free and easy to transport and find also diverse uses, e.g. B. also as an aggregate for slag concrete and Building blocks. In many cases, however, the high weight of the granulate has a disadvantage and its low grain strength. The specific weight of the slag is about 2.6 g / cms, the bulk density of the granules in bulk 1.2 to 1.3 g / cms. The grain size is mainly between 0 and 3 mm and disintegrates in the course the time to a large extent to 0 to 1 mm. The high bulk density is due to that the glassy slag contains no or only very few small pores and because of the strong thermal stresses when the liquid slag solidifies in the water bath so small parts disintegrates that previously existing larger pores no longer reduce weight works.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, diese ungünstigen Eigenschaften zu verbessern. Im wesentlichen wurden Verfahren bekannt, um die Schlacke durch Einbringen von Gasbildnern mit Gasen anzureichern, sie in ihrer chemischen Zusammensetzung durch Zusätze zu verändern oder durch eine stufenweise Abkühlung zur Gasentbindung zu veranlassen. Bei einem dieser Verfahren wird der schmelzflüssige Schlackenstrahl auf Temperaturen gebracht, bei denen die Gasentbindung der gelösten Gase erfolgt. Nach Erreichung der unteren Grenze des Temperaturbereiches der Gasentbindung wird ein schnelleres Abkühlen auf etwa 560° C bewirkt. Hierauf wird im Bereich hoher Viskosität bis zur Erreichung einer Temperatur von etwa 490° C langsam abgekühlt und nach Unterschreitung der Transformationstemperatur des Glases eine beliebige, z. B. auch schnelle Abkühlung des glasigen, porösen Endproduktes angeschlossen. Die Steuerung der Abkühlung mit diesen vier Stufen ist umständlich und verlangt eine räumlich sehr ausgedehnte Apparatur, deren Anlage und Betriebskosten wirtschaftlich stark ins Gewicht fallen.There has therefore been no lack of attempts to find these unfavorable properties to improve. In essence, methods have been known for removing the slag by introducing it Enriching gas formers with gases, their chemical composition to be changed by additives or by a step-by-step cooling to release gas to cause. One of these processes is the molten slag stream brought to temperatures at which the release of gas from the dissolved gases takes place. After reaching the lower limit of the temperature range of the gas release causes faster cooling to around 560 ° C. This becomes higher in the area Viscosity slowly cooled down to a temperature of about 490 ° C and after falling below the transformation temperature of the glass any z. B. also connected rapid cooling of the glassy, porous end product. The control of the cooling with these four stages is cumbersome and demanding a spatially very extensive apparatus, its system and operating costs economical weigh heavily.

Wenn auch die im vorstehenden genannten Verfahren zum Teil erfolgreich waren, so scheiterte ihre allgemeine Anwendung doch daran, daß sie sich entweder für den Betrieb im großen technologisch als undurchführbar erwiesen oder aber daß sie nur der Schlacke spezieller Kohlensorten, z. B. bei der von US-Kohle, Erfolg brachten, bei anderen Kohlensorten, wie z. B. Ruhrkohle, jedoch nicht.Even if some of the procedures mentioned above are successful their general application failed because they were either proved technologically impracticable for operation on a large scale, or else that they only the slag of special types of coal, z. B. with US coal, success brought, with other types of coal, such as. B. Ruhr coal, but not.

Eine der Schwierigkeiten bei der Herstellung leichter Schlacke rührt daher, daß je nach dem Schmelzverhalten der Schlacke und den Feuerraumverhältnissen die ursprünglich in der Schlacke gelösten Gase bereits entbunden wurden und teils entwichen, teils in Form von kleinen Blasen vorhanden sind, wenn die Schlacke den Feuerraum verläßt. Diese kleinen Blasen vereinigen sich dann zu großen Blasen, sobald man die Schlacke auffängt und sammelt, weil die Viskosität der flüssigen Schlacke zu gering ist, um die kleinen Blasen festzuhalten, und weil die Schlacke infolge ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit beim Abkühlen eine von außen nach innen wachsende feste Schale bildet. Große Blasen sind aber für eine spezifische Gewichtsminderung wertlos, wenn die Schlacke anschließend auf eine kleine Körnung gebrochen wird.One of the difficulties in making light slag is stirring therefore that depending on the melting behavior of the slag and the furnace conditions the gases originally dissolved in the slag have already been released and partly escaped, sometimes in the form of small bubbles, when the slag is present Firebox leaves. These small bubbles then merge into large bubbles as soon as the slag is caught and collected because of the viscosity of the liquid slag is too small to hold the small bubbles, and because the slag as a result Its low thermal conductivity increases from the outside in when it cools down forms solid shell. But large bubbles are for a specific weight reduction worthless if the slag is then broken down to a small grain size.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Schwierigkeiten der bekannten Verfahren zu vermeiden und die gleichbleibende Herstellung eines Schlackengranulates von niedrigem Schüttgewicht und niedrigem spezifischem Gewicht mit einer Arbeitsweise zu ermöglichen, die für jede Kohlenschlacke, insbesondere aus Ruhrkohle anwendbar und unter Beibehaltung der altbekannten Wasserabschreckwannen durchführbar ist.The invention has the task of solving the difficulties of to avoid known processes and the constant production of slag granules of low bulk density and low specific weight with one working method to enable that applicable to any coal slag, especially from Ruhr coal and can be carried out while retaining the well-known water quenching tanks.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß der flüssige Schlackenstrahl unter Luftabschluß in heißes Wasser einlaufen gelassen wird, dessen Temperatur durch Steuerung des Wasserzulaufes, der Höhe des Wasserstandes und der Austragsgeschwindigkeit der Schlacke zwischen 50 und 100° C gehalten wird, die kurzzeitig abgekühlte Schlacke in zum großen Teil noch glühendem Zustand ausgetragen und nach dem Austrag aus dem Wasserbad langsam abkühlen gelassen wird, und daß die entstehende Schwimmschlacke kontinuierlich entfernt wird.The method according to the invention is that the liquid Slag stream is allowed to run under the exclusion of air into hot water, the Temperature by controlling the water supply, the height of the water level and the Discharge speed of the slag is kept between 50 and 100 ° C for a short time cooled slag in a largely still glowing state discharged and after the discharge from the water bath is allowed to cool slowly, and that the resulting Floating slag is continuously removed.

Nach diesem Verfahren erhält man eine Schlacke von vermindertem Schüttgewicht, frei von Wärmespannungen, so daß sie nach Zerbrechen auf eine geeignete Größe eine gute Kornfestigkeit hat.According to this process, a slag of reduced bulk density is obtained, free from thermal stress, so that after breaking to a suitable size it becomes a has good grain strength.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird die Wasserbadtemperatur an der Wasseroberfläche in der Nähe des Wasserablaufes auf ungefähr 80° C eingeregelt. Bei den bisher üblichen Granulierverfahren betrug die Wassertemperatur demgegenüber 20 bis 50° C.In an expedient embodiment of the invention, the water bath temperature is on the surface of the water near the drainage point, it is adjusted to around 80 ° C. In contrast, the water temperature was the same in the granulation processes that have been customary up to now 20 to 50 ° C.

Obgleich der Abkühlungsvorgang an sich durch die Menge des Wassers und der Schlacke, die Temperatur der Schlacke sowie deren Oberflächenverteilung beeinflußt wird, hat sich überraschender Weise gezeigt, daß es für die Erzielung der gewünschten porösen Schlacke tatsächlich ausreicht, die Wassertemperatur durch Regelung des Zulaufes und damit automatisch des Ablaufes sowie der Austragsgeschwindigkeit aus dem Wasserbad auf den angegebenen Temperaturbereich einzuregeln und die kurzzeitig abgekühlte Schlacke in zum großen Teil noch glühendem Zustand auszutragen. Durch die hohe Wassertemperatur entsteht beimEinfall des Schlackenstrahles eine schnelle und starke Wasserdampfbildung und eine turbulente Schlackenbewegung, so daß das Wasserbad rasch durchgemischt wird und im wesentlichen gleichmäßige Temperatur erhält. Die starke Wasserdampfbildung ergibt eine Isolierschicht um die Schlackenbrocken, die eine zu starke und rasche Abkühlungverhindert und die rechtzeitige Unterbrechung des Abkühlungsvorganges gestattet. Andererseits wird durch die Dampfbildung der Schlackenstrahl verteilt und verwirbelt und durch Dampfblasen gebläht. Die rasche und gleichmäßige Abkühlung verhindert andererseits, daß die in der Schlacke befindlichen Gasbläschen entweichen oder sich zu großen Blasen sammeln. Die Schlacke wird rasch so zähflüssig oder fest, daß die Gasbläschen nicht mehr wandern können, und die größtenteils noch glühende Schlacke kann dann nach dem Austragen aus dem Wasser so langsam abkühlen, wie es zur Vermeidung und zum Ausgleich von Wärmespannungen erforderlich ist. Die Abkühlzeit im Wasser ergibt sich aus der Länge des Weges der Schlacke und der Geschwindigkeit des Austrages.Although the cooling process itself is due to the amount of water and the slag, the temperature of the slag and its surface distribution is influenced, it has surprisingly been shown that it is for the achievement of the desired porous slag is actually sufficient to increase the water temperature Control of the inflow and thus automatic of the process as well as the discharge speed from the water bath to the specified temperature range and the short-term to discharge cooled slag in a largely still glowing state. By the high water temperature occurs rapidly when the slag jet hits it and strong water vapor formation and turbulent slag movement, so that the Water bath is mixed rapidly and maintains a substantially uniform temperature. The strong formation of water vapor creates an insulating layer around the cinder blocks, which prevents excessive and rapid cooling and the timely interruption the cooling process allowed. On the other hand, the formation of steam causes the Slag stream distributed and swirled and by steam bubbles distended. On the other hand, the rapid and even cooling prevents that in the slag any gas bubbles that are located escape or form large bubbles. The slag quickly becomes so viscous or solid that the gas bubbles can no longer migrate, and the mostly still glowing slag can then be removed from the Cool water as slowly as possible to avoid and compensate for thermal tension is required. The cooling time in the water results from the length of the path Slag and the speed of discharge.

Im Versuchsbetrieb wurde bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung auf Ruhrkohlenschlacke eine Schüttgewichtverminderung von 30 bis 40°/o bei einer Körnung von 0 bis 15 mm gegenüber dem nach dem eingangs beschriebenen üblichen Verfahren hergestellten normalen Granulat festgestellt. Die Kornfestigkeit war gut. Auch das scheinbare spezifische Gewicht (in Wasser gemessen) war bis zu 20-% kleiner als beim normalen Granulat, was auf das Vorhandensein geschlossener Poren zurückzuführen ist.In the trial operation was when using the method according to the invention on Ruhr coal slag a bulk density reduction of 30 to 40 per cent Grain size from 0 to 15 mm compared to the usual method described above produced normal granules. The grain strength was good. That too apparent specific gravity (measured in water) was up to 20% less than in normal granules, which is due to the presence of closed pores is.

Das Verfahren der Erfindung ist technologisch einfach und gut zu beherrschen. Die Wassertemperatur läßt sich durch Erhöhen oder Vermindern des Zulaufes von kaltem Wasser leicht einstellen. Ebenso sind der Wasserstand und damit, bei schräg ansteigendem Behälterboden, die Länge des Weges im Wasser sowie gegebenfalls auch die Geschwindigkeit des Austrages mit den üblichen Mitteln leicht veränderbar. Der Wasserverbrauch ist bei diesem Verfahren geringer als beim normalen Granulieren. Man benötigt ein Drittel bis ein Viertel der sonst erforderlichen Wasserdurchflußmenge. Gegenüber den normalen Granuliereinrichtungen sind nur geringe technische Mehraufwendungen nötig. Vorhandene normale Granuliereinrichtungen sind leicht für das neue Verfahren umzubauen. Der Aufwand für das Brechen der groben Teile der leichten Schlacke auf die gewünschte Korngröße, welches beim normalen Granulieren nicht erforderlich wäre, ist nicht sehr groß, da die Schlacke nicht in massiven Brocken, sondern in blasigen Agglomeraten anfällt.The process of the invention is technologically simple and easy to control. The water temperature can be increased or decreased by increasing or decreasing the inflow of cold Adjust water easily. The same is true of the water level and thus when it rises at an angle Tank bottom, the length of the path in the water and, if applicable, the speed of the discharge can be easily changed with the usual means. The water consumption is with this method less than with normal granulation. You need a third up to a quarter of the otherwise required water flow rate. Compared to the normal Granulating devices only require little additional technical effort. Existing normal granulating devices are easy to convert for the new process. Of the Effort for breaking the coarse parts of the light slag to the desired one Grain size, which would not be necessary with normal granulation, is not very large, since the slag is not in massive chunks but in vesicular agglomerates accrues.

Eine Nebenerscheinung der Abkühlung in heißem Wasser ist die bekannte Bildung von Schwimmschlacke, d. h. das Entstehen von dünnwandigen Hohlkugeln, die durch den Wasserdampf aus der Schlacke geblasen werden und diese auf dem Wasser schwimmend halten. Wenn dann die flüssige Schlacke auf solche Schwimmschlacke fällt, kann dies zum Aufbau großer Schlackeansammlungen, die den Fallschacht verstopfen, und zu einer Betriebsunterbrechung führen.A byproduct of cooling in hot water is the familiar one Formation of floating slag, d. H. the emergence of thin-walled hollow spheres that be blown out of the slag by the water vapor and this on the water keep floating. Then when the liquid slag falls on such floating slag, this can lead to the build-up of large accumulations of slag that clog the chute, and lead to a business interruption.

Bei der bisher üblichen Ausführung der Wasserbehälter, bei denen der Wasserstand; unter dem Fallschacht gemessen, etwa 50 bis 150 cm beträgt, während die auf dem Behälterboden schleifende Austragevorrichtung nur 5 bis 10 cm Höhe hat, wird die Schwimmschlacke nicht entfernt, und ihre Entstehung muß dadurch vermieden werden, daß die Wassertemperatur unter 50° C gehalten wird.In the previously common design of the water tank, where the Water level; measured under the chute, is about 50 to 150 cm, while the discharge device rubbing against the bottom of the container is only 5 to 10 cm high, the floating slag is not removed and its formation must thereby be avoided that the water temperature is kept below 50 ° C.

Im allgemeinen wird man daher bei dem Verfahren der Erfindung eine geringe Wassertiefe, z. B. zwischen 10 und 50 cm, bevorzugen, weil diese in Verbindung mit einem schräg ansteigenden Behälterboden gestattet, die Schlacke schnell genug aus dem Wasser zu entfernen, solange sie noch zähflüssig und glühend ist, ohne daß hierzu eine besonders große Geschwindigkeit der Austragevorrichtung notwendig wäre. Hierbei wird gleichzeitig die anfallende Schwimmschlacke mit entfernt. Nach dem Austritt der Schlacken aus dem Wasserbad kann es zweckmäßig sein, sie noch zur Abkühlung und Aushärtung über eine mehr oder weniger lange trockene Strecke zu transportieren, ehe sie in ihre Zwischen- oder Transportbehältnisse fallen oder zur Vermeidung eines starken Aufpralles mittels Rutsche oder Schüttelrutsche dorthin befördert werden. Es kann sich auch empfehlen, den Wasserbehälter und die Austragevorrichtung abzudecken und aus ihr und gegegebenenfalls auch aus dem Fallschacht des Kessels die entstehenden Dampfschwaden abzusaugen. Unter Umständen ist auch eine Wärmeisolation des Behälters oder der Austragevorrichtung sowie des Zwischen- oder Transportbehältnisses günstig.In general, therefore, one becomes one in the process of the invention shallow water depth, e.g. B. between 10 and 50 cm, because they are in connection with a sloping container bottom allows the slag to move quickly enough to remove from the water while it is still viscous and glowing, without this would require a particularly high speed of the discharge device. The floating slag is removed at the same time. After this When the slag emerges from the water bath, it can be useful to cool it down and to transport curing over a more or less long dry route, before they fall into their intermediate or transport containers or to avoid one strong impact can be transported there by means of a slide or vibrating slide. It may also be advisable to cover the water tank and the discharge device and from it and if necessary also from the chute of the boiler Suck off steam. Under certain circumstances there is also a thermal insulation of the container or the discharge device and the intermediate or transport container.

Ein Vorteil des neuen Verfahrens ist auch, daß es auf einfache Weise eine Kombination mit den Verfahren gestattet, die durch Einbringen von Gasen, Gasbildern, Brennstoffen oder Flußmitteln das Schlackeschüttgewicht zu verringern trachten. Denn man kann mit ihm die mit Gasen oder Stoffen angereicherte Schlacke in der geschilderten Art weiterverarbeiten und damit die nutzlose Bildung von großen Blasen und die ungünstigen Wärmespannungen vermeiden.An advantage of the new method is also that it is easy to use a combination with the processes permitted by the introduction of gases, gas images, Seek fuels or fluxes to reduce the bulk density of the slag. Because you can use it to remove the slag enriched with gases or substances in the described Kind of further processing and with it the useless formation of large bubbles and the unfavorable ones Avoid thermal stress.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die Schwimmschlacke zusammen mit dem Hauptprodukt oder davon getrennt abgeführt werden kann, wodurch man in der Lage ist das spezifische Gewicht des Endproduktes zusätzlich zu der durch die Steuerung der Wasserbadtemperatur bewirkten zu variieren.Another advantage is that the floating slag together with the Main product or can be discharged separately, whereby one is able is the specific weight of the end product in addition to that of the controller the water bath temperature caused to vary.

Claims

Claims: 1. Method for the direct production of lighter Slag from molten slag by introducing the liquid slag jet in the absence of air in a running water bath, from the bottom of which the slag is removed by means of continuous conveyors is removed, characterized in that the liquid slag stream is poured into hot water, its temperature by controlling the water supply, the height of the water level and the discharge speed the slag is kept between 50 and 100 ° C, the briefly cooled slag discharged in largely still glowing condition and after discharge from the Water bath is allowed to cool slowly and that the resulting floating slag is continuously removed.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the water bath temperature at the water surface near the water outlet is regulated to about 80 ° C.

3. The method according to claim 1, characterized in that that the height of the water level is kept between 10 and 50 cm.